MicroPython是为了在嵌入式系统中运行Python 3编程语言而设计的轻量级版本解释器。与常规Python相比,MicroPython解释器体积小(仅100KB左右),通过编译成二进制Executable文件运行,执行效率较高。它使用了轻量级的垃圾回收机制并移除了大部分Python标准库,以适应资源限制的微控制器。
MicroPython主要特点包括:
1、语法和功能与标准Python兼容,易学易用。支持Python大多数核心语法。
2、对硬件直接访问和控制,像Arduino一样控制GPIO、I2C、SPI等。
3、强大的模块系统,提供文件系统、网络、图形界面等功能。
4、支持交叉编译生成高效的原生代码,速度比解释器快10-100倍。
5、代码量少,内存占用小,适合运行在MCU和内存小的开发板上。
6、开源许可,免费使用。Shell交互环境为开发测试提供便利。
7、内置I/O驱动支持大量微控制器平台,如ESP8266、ESP32、STM32、micro:bit、掌控板和PyBoard等。有活跃的社区。
MicroPython的应用场景包括:
1、为嵌入式产品快速构建原型和用户交互。
2、制作一些小型的可 programmable 硬件项目。
3、作为教育工具,帮助初学者学习Python和物联网编程。
4、构建智能设备固件,实现高级控制和云连接。
5、各种微控制器应用如物联网、嵌入式智能、机器人等。
使用MicroPython需要注意:
1、内存和Flash空间有限。
2、解释执行效率不如C语言。
3、部分库函数与标准版有差异。
4、针对平台优化语法,订正与标准Python的差异。
5、合理使用内存资源,避免频繁分配大内存块。
6、利用原生代码提升速度关键部位的性能。
7、适当使用抽象来封装底层硬件操作。
总体来说,MicroPython让Python进入了微控制器领域,是一项重要的创新,既降低了编程门槛,又提供了良好的硬件控制能力。非常适合各类物联网和智能硬件的开发。
WiPy是一款基于MicroPython的无线微控制器模块,它提供了一个完整的硬件和软件解决方案,旨在简化物联网(IoT)设备的开发和部署。
1、微控制器模块:WiPy是一种集成了处理器、内存、无线通信模块和其他必要组件的微型计算机模块。它的设计目标是提供一个紧凑、低功耗的硬件平台,能够运行MicroPython这样的高级编程语言,并具备连接到互联网和其他设备的能力。
2、MicroPython:MicroPython是一种精简版的Python编程语言,专为嵌入式系统和微控制器设计而开发。它提供了Python语言的核心功能和语法,使得开发者能够使用熟悉的Python语法进行硬件控制和物联网应用开发。WiPy作为MicroPython的运行环境,能够直接解释和执行MicroPython代码。
3、物联网(IoT):物联网是指将各种物理设备(如传感器、执行器、嵌入式系统等)通过互联网连接起来,实现智能化、互联互通的网络。WiPy作为一种无线微控制器模块,具备无线通信能力,能够连接到物联网中的其他设备和云平台,实现远程控制和数据交换。
4、无线通信模块:WiPy内置了一种或多种无线通信模块,常见的包括Wi-Fi、蓝牙(Bluetooth)和LoRa等。这些无线通信模块使得WiPy能够通过无线网络与其他设备进行通信,实现数据传输、远程控制、云连接等功能。开发者可以根据具体需求选择适合的无线通信模块。
5、开发和部署:WiPy提供了一套方便的开发工具和开发环境,使得开发者能够快速进行应用程序的开发、调试和测试。开发完成后,WiPy可以直接部署到实际的物联网设备中,与其他设备进行通信和交互。WiPy的紧凑设计和低功耗特性,使得它非常适合嵌入式系统和物联网设备的部署。
MicroPython的WiPy无线局域网(WiFi)是一种用于实现无线网络连接的功能。
主要特点:
无线连接能力:WiPy WiFi模块具备无线连接功能,可以通过无线局域网(WiFi)协议与其他设备进行通信。它支持多种WiFi标准和频段,实现无线数据传输和接收。
灵活性和可扩展性:WiPy WiFi模块使用MicroPython语言进行编程,具有灵活性和可扩展性。它可以通过编写代码实现各种WiFi功能,如连接到特定网络、发送和接收数据等。
低功耗设计:WiPy WiFi模块采用低功耗设计,可以在低功耗模式下运行,延长设备的电池寿命。这使得它适用于便携式和低功耗设备的无线连接需求。
应用场景:
物联网应用:WiPy WiFi模块广泛应用于物联网(IoT)领域,用于实现设备间的无线通信和数据传输。它可以连接到无线路由器或其他WiFi设备,与云平台进行数据交换,实现智能家居、智能城市、工业自动化等应用。
远程控制和监测:WiPy WiFi模块可以用于远程控制和监测系统。例如,将WiPy设备连接到WiFi网络,通过无线方式控制和监测家庭安防系统、智能设备或工业设备。
数据采集和传输:WiPy WiFi模块可用于数据采集和传输应用。它可以连接到传感器或其他数据采集设备,通过WiFi网络将采集的数据传输到中心服务器或云平台,实现数据的实时监测和分析。
注意事项:
安全性:在使用WiPy WiFi模块时,需要注意网络安全性。确保使用安全的WiFi网络,并采取适当的加密和认证机制,以防止未经授权的访问和数据泄露。
电源管理:WiPy WiFi模块的无线连接会消耗一定的电能。在设计和使用中,需要注意合理管理电源,避免过度消耗电能,延长设备的续航时间。
信号强度和覆盖范围:WiPy WiFi模块的无线连接受到信号强度和覆盖范围的限制。在布置设备和规划网络时,需要考虑WiFi信号的覆盖范围,并采取相应的措施以增强信号强度和稳定性。
综上所述,MicroPython的WiPy WiFi模块具备无线连接能力,适用于物联网应用、远程控制和监测以及数据采集和传输等场景。在使用WiPy WiFi模块时,需要注意网络安全性、电源管理以及信号强度和覆盖范围等方面,以确保无线连接的稳定性和可靠性。
案例1:使用MicroPython连接WiFi网络
from machine import WiFi
import time
wifi = WiFi()
while True:
# 扫描附近的WiFi网络
networks = wifi.scan()
if len(networks) > 0:
print("Connecting to network: {0}".format(networks[0]))
# 连接到指定的WiFi网络
wifi.connect(networks[0], password="your_password")
while not wifi.isconnected():
pass
print("Connected to network: {0}".format(networks[0]))
else:
print("No nearby WiFi networks found.")
time.sleep(5) # 每5秒扫描一次
案例2:使用MicroPython断开WiFi网络连接
from machine import WiFi
import time
wifi = WiFi()
while True:
# 断开当前连接的WiFi网络
wifi.disconnect()
print("Disconnected from network.")
time.sleep(5) # 每5秒断开一次连接
案例3:使用MicroPython设置WiFi网络连接超时时间
from machine import WiFi
import time
wifi = WiFi()
# 设置连接超时时间为10秒
wifi.config(sta_timeout=10)
while True:
# 等待WiFi连接成功或超时
connected = wifi.wait_for_connection(timeout=10)
if connected:
print("Connected to network.")
else:
print("Connection timed out.")
time.sleep(5) # 每5秒检查一次连接状态
案例4:连接到WiFi网络
from network import WLAN
# 设置WiFi模式为STA模式
wlan = WLAN(WLAN.STA)
# 扫描可用的WiFi网络
networks = wlan.scan()
print("可用的WiFi网络:", networks)
# 连接到名为"MyWiFi"的WiFi网络(密码为"mypassword")
wlan.connect("MyWiFi", "mypassword")
# 等待连接成功
while not wlan.isconnected():
pass
print("WiFi连接成功!")
案例5:通过网络向服务器发送数据
from network import WLAN
import socket
# 初始化WLAN模块
wlan = WLAN(WLAN.STA)
# 连接到WiFi网络
wlan.connect("MyWiFi", "mypassword")
# 等待连接成功
while not wlan.isconnected():
pass
# 创建TCP套接字并绑定到本地IP地址和端口号
server_address = ('localhost', 12345)
sock = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
sock.bind(server_address)
# 监听连接请求
sock.listen(1)
print("等待连接...")
# 接受客户端连接请求并发送数据到服务器
while True:
client, addr = sock.accept()
print("连接来自:", addr)
data = "Hello, client!"
client.send(data.encode())
client.close()
案例6:使用HTTP库访问互联网上的资源
import usocket
import ubinascii
import ure # 正则表达式库
import ujson # JSON库
from network import WLAN
# 初始化WLAN模块并连接到WiFi网络
wlan = WLAN(WLAN.STA)
wlan.connect("MyWiFi", "mypassword")
while not wlan.isconnected():
pass
# 创建TCP套接字并连接到目标服务器
server_address = ('www.example.com', 80)
sock = usocket.socket(usocket.AF_INET, usocket.SOCK_STREAM)
sock.connect(server_address)
# 发送HTTP请求并接收响应数据
request = b'GET / HTTP/1.1\r\nHost: www.example.com\r\n\r\n'
sock.send(request)
response = sock.recv(1024)
print("响应数据:", response)
sock.close()
案例7:一个使用 Blynk 库来控制 WiPy 上的 LED 灯的案例。Blynk 是一个用于物联网项目的平台,可以通过手机应用程序远程控制 WiPy 上的硬件。代码如下:
# 导入 Blynk 库
from blynk import Blynk
# 创建一个 Blynk 实例,使用自己的授权码
b = Blynk('YourAuthToken')
# 定义一个回调函数,当虚拟引脚 V0 收到数据时触发
@b.VIRTUAL_WRITE(0)
def my_write_handler(value):
# value 是一个字符串列表,例如 ['1']
# 将字符串转换为整数
value = int(value[0])
# 如果值为 1,则点亮 WiPy 上的蓝色 LED
if value == 1:
pycom.rgbled(0x0000ff)
# 如果值为 0,则关闭 LED
elif value == 0:
pycom.rgbled(0x000000)
# 启动 Blynk
b.run()
案例8:一个使用 socket 库来创建一个简单的 Web 服务器的案例2。Web 服务器可以接收客户端的 HTTP 请求,并返回一个 HTML 页面,显示 WiPy 的 IP 地址和 WiFi 强度。代码如下:
# 导入 socket 库和 network 库
import socket
import network
# 创建一个 WLAN 对象,设置为 STA 模式
wlan = network.WLAN(mode=network.WLAN.STA)
# 连接到指定的 WiFi 网络,使用自己的 SSID 和密码
wlan.connect('your-ssid', auth=(network.WLAN.WPA2, 'your-password'))
# 等待连接成功
while not wlan.isconnected():
pass
# 获取 WiPy 的 IP 地址和 WiFi 强度
ip = wlan.ifconfig()[0]
rssi = wlan.joined_ap_info()[3]
# 创建一个 socket 对象,设置为 TCP 模式和 IPv4 协议
s = socket.socket(socket.AF_INET, socket.SOCK_STREAM)
# 绑定 socket 到 WiPy 的 IP 地址和 80 端口
s.bind((ip, 80))
# 开始监听端口,最多允许 5 个连接
s.listen(5)
# 定义一个 HTML 页面的内容,使用 format 方法插入 IP 地址和 WiFi 强度
html = """<!DOCTYPE html>
<html>
<head>
<meta charset="UTF-8">
<title>WiPy Web Server</title>
</head>
<body>
<h1>Hello from WiPy!</h1>
<p>My IP address is: {}</p>
<p>My WiFi strength is: {} dBm</p>
</body>
</html>
""".format(ip, rssi)
# 循环接受客户端的连接请求
while True:
# 接受一个连接请求,返回一个客户端 socket 和地址
client, addr = s.accept()
# 打印客户端地址
print('Got a connection from {}'.format(addr))
# 接收客户端发送的数据,最多 1024 字节
request = client.recv(1024)
# 打印客户端发送的数据
print('Request: {}'.format(request))
# 向客户端发送 HTTP 响应头和 HTML 页面内容
client.send('HTTP/1.0 200 OK\r\nContent-type: text/html\r\n\r\n')
client.send(html)
# 关闭客户端 socket
client.close()
案例9:一个使用 urequests 库来向 ThingSpeak 平台发送温度数据的案例3。ThingSpeak 是一个用于物联网数据分析和可视化的平台,可以通过 HTTP 请求向其发送或获取数据。代码如下:
# 导入 urequests 库和 machine 库
import urequests
import machine
# 创建一个 ADC 对象,连接到 G3 引脚(WiPy 上的温度传感器)
adc = machine.ADC()
apin = adc.channel(pin='G3')
# 创建一个定时器对象
tim = machine.Timer.Alarm()
# 定义一个发送数据的函数,作为定时器的回调函数
def send_data(tim):
# 读取温度传感器的电压值,转换为摄氏度
volts = apin.voltage()
celsius = (volts - 500) / 10
# 打印温度值
print('Temperature: {} C'.format(celsius))
# 使用自己的 ThingSpeak API 密钥和温度值构造一个 URL
url = 'https://api.thingspeak.com/update?api_key=YourAPIKey&field1={}'.format(celsius)
# 向 URL 发送一个 GET 请求,获取响应对象
response = urequests.get(url)
# 打印响应状态码和内容
print('Status: {}'.format(response.status_code))
print('Content: {}'.format(response.text))
# 关闭响应对象
response.close()
# 启动定时器,每隔 10 秒钟调用一次发送数据的函数
tim.callback(send_data, ms=10000)
请注意,以上案例只是为了拓展思路,可能存在错误或不适用的情况。不同的硬件平台、使用场景和MicroPython版本可能会导致不同的使用方法。在实际编程中,您需要根据您的硬件配置和具体需求进行调整,并进行多次实际测试。确保正确连接硬件并了解所使用的传感器和设备的规范和特性非常重要。